Los científicos de la Universidad de Stanford y el Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC del Departamento de Energía han hecho las primeras imágenes directas que muestran que las corrientes eléctricas pueden fluir a lo largo de los límites entre pequeñas regiones magnéticas de un material que normalmente no conduce electricidad. Los resultados podrían tener una gran importanciaimplicaciones para el almacenamiento de memoria magnética.
"Esto puede proporcionar una forma más directa de usar material magnético como memoria", dijo Eric Yue Ma, un estudiante graduado en el laboratorio de Zhi-Xun Shen, el profesor de SLAC y Stanford que dirigió la investigación ". Hoy necesitaconvierte la información magnética en información eléctrica al leer la memoria magnética, generalmente a través de múltiples capas de diferentes materiales. Pero si tiene ambos tipos de información dentro del material en sí, puede omitir ese paso ".
El equipo ha presentado una patente provisional sobre el concepto de utilizar este fenómeno para crear nuevos tipos de sensores y un almacenamiento de memoria de alta densidad muy estable que pueda ir más allá de las limitaciones de tamaño de las tecnologías actuales. Informan los resultados de su estudiohoy en el diario ciencia .
No convencional por dos veces
El material que estudiaron, que fue sintetizado por investigadores de la Universidad de Tokio y la institución de investigación RIKEN en Japón, es relativamente nuevo: una combinación de neodimio, iridio y oxígeno. Es magnético, pero no en el sentido convencional. Aunqueconsiste en regiones microscópicas, o "dominios", donde los espines de los electrones se alinean y generan pequeños campos magnéticos, en este caso todos los campos se cancelan entre sí. Por lo tanto, el material en su conjunto tiene cero magnetismo y no se adhiere a su refrigerador.
El material tampoco conduce electricidad de manera convencional. Pero los teóricos han postulado y argumentado desde la década de 1950 que este tipo de material, conocido como aislante magnético, podría conducir corriente eléctrica a lo largo de los límites entre sus dominios magnéticos.
El grupo de Shen utilizó una técnica que inventaron para obtener una imagen directa de esos límites y mostrar que son conductores de electricidad, como si fueran cintas delgadas de papel de aluminio que se deslizan a través de una losa de vidrio aislante. La técnica se llama microscopía de impedancia de microondas o MIM.Envía microondas hacia abajo a través de la punta de una sonda que está en contacto directo con el material, y recoge las señales de microondas que se reflejan de vuelta. Esto les permite medir la resistencia eléctrica del material, qué tan bien conduce la electricidad, enáreas tan pequeñas como 100 nanómetros, o billonésimas de metro. Shen recibió recientemente una de las principales subvenciones en investigación de materiales cuánticos de la Fundación Gordon y Betty Moore para desarrollar la próxima generación de MIM.
"Esta física es interesante y se pensó que existía, pero se mantuvo esquiva durante los últimos 60 años", dijo Shen. "Ahora se ha visto directamente en este experimento".
Una bella técnica
Leon Balents, profesor de física en la Universidad de California, Santa Bárbara, que no participó en el estudio, dijo que los resultados fueron impresionantes.
"Es una hermosa técnica experimental, para poder hacer estas mediciones, y la técnica podría aplicarse a una amplia gama de materiales", dijo. "Es notable lo grandes que son los dominios magnéticos. Es una gran noticia; significapodemos aislar un solo dominio y medir sus propiedades. Y ahora que tienen la capacidad de localizar los dominios, pueden usar esas técnicas para atacar más preguntas.
"Si bien este es un estudio de física fundamental", dijo, "a largo plazo las personas piensan en muchos tipos diferentes de aplicaciones".
Futuros dispositivos y estudios
En una solicitud de patente estadounidense provisional presentada por Stanford y RIKEN, los inventores sugieren que manipular la disposición de los dominios magnéticos en estos materiales podría ofrecer una forma de almacenar información. Cambiar el número de dominios dentro de un área pequeña aplicando calor o tensión, por ejemplo, podría hacerlo dramáticamente más aislante o conductor. Estos dos estados fuertemente contrastantes podrían leerse directamente como unos y ceros y usarse para almacenar y recuperar información. Los dispositivos de memoria resultantes deberían ser más estables que la memoria FLASH de hoy en día "datos prácticamente permanentes ", escribieron los inventores. Más importante aún, tales dispositivos pueden reducirse potencialmente por debajo de los límites de tamaño fundamentales para FLASH establecidos por la física de semiconductores para crear los recuerdos del futuro.
Aunque el material estudiado aquí podría albergar conductividad límite de dominio solo a temperaturas extremadamente frías, el equipo señaló que otros científicos han reportado recientemente signos de propiedades similares en un material que podría funcionar a una temperatura mucho más cálida de menos 45 grados Fahrenheit.
El grupo de Shen está trabajando para mejorar la resolución de su técnica MIM para estudios de estos y otros materiales con potencial para crear tipos de dispositivos completamente nuevos.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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